Chapitre 5 : Changement de couleur et réaction chimique Chapitre 6 : Des atomes aux molécules

1^èreS DS 3 - Chapitres 5 et 6 Page 1/2

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S - DS 3 - 1h

Chapitre 5 : Changement de couleur et réaction chimique Chapitre 6 : Des atomes aux molécules

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L’usage de la calculatrice est autorisé LES TÉLÉPHONES PORTABLES SONT INTERDITS

E

1 :

II

(7,5 points)

Une solution incolore de sulfate de fer II est mélangée à une solution violette de permanganate de potassium en milieu acide. La seule espèce colorée du système étudié est l'ion permanganate, MnO4-

(aq), de couleur violette.

Il se produit alors la réaction chimique suivante : 5 Fe²⁺(aq) + MnO4-

(aq) + 8 H⁺(aq)  Mn²⁺(aq) + 5 Fe³⁺(aq) + 4 H2O(l)

On mélange initialement un volume V1 = 100,0 mL de solution de sulfate de fer II de concentration c1 = 2,5.10^-2 mol.L^-1 avec un volume V2 = 5,0 mL de la solution acidifiée de permanganate de potassium de

concentration c2 = 5,0.10^-2 mol.L^-1.

L'acide est en excès et l'eau constitue le solvant de la solution.

1. Calculer les quantités initiales des réactifs n1 et n2, respectivement des ions fer II (Fe²⁺(aq)) et des ions permanganate (MnO4-

(aq)). /1

2. Compléter le tableau d’avancement de la réaction : /2,5

Équation chimique

État du système Avancement

État initial 0

État intermédiaire x État final xmax = …………

3. Déterminer quelle est la valeur de l’avancement maximal xmax et quel est le réactif limitant. /1,5

4. Le mélange initial était-il stœchiométrique ? Justifier. /0,75

5. Quelle est la couleur du mélange final ? Justifier. /0,75

6. En fin de réaction, quelle quantité d’ions permanganate n(MnO4-

)f reste-t-il en solution ? /0,5 7. Déterminer le volume total de la solution et en déduire la concentration finale [MnO4-

]f des ions

permanganate. /0,5

E

2 : D

(5 points)

Le collyre est une solution pharmaceutique qui permet de traiter les infections des yeux ou des paupières.

Le collyre étudié contient du bleu de méthylène, que l'on veut doser et dont le spectre d'absorption à l'allure suivante :

1. À quelle longueur d’onde faut-il se placer pour réaliser les mesures avec précision ? Justifier. /1

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À partir d'une solution mère de bleu de méthylène, on prépare une échelle de teintes dont les concentrations massiques et les mesures d'absorbance sont données dans le tableau suivant :

Solutions S1 S2 S3 S4 S5 S6

Concentration massique (mg.L^-1) 0,500 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 Absorbance A 0,053 0,128 0,243 0,374 0,488 0,659

2. Tracer sur la feuille ANNEXE, à rendre avec la copie, la courbe d’étalonnage A = f(C) représentant

l'absorbance en fonction de la concentration massique /1,5

3. Que peut-on déduire de la courbe obtenue ? Quelle est la loi ainsi vérifiée ? /1 L’absorbance du collyre dilué 100 fois est Aexpé = 0,314.

4. Déterminer la concentration massique du bleu de méthylène dans la solution de collyre diluée. /1 5. En déduire la concentration massique du bleu de méthylène dans un collyre commercial. /0,5

E

3 : L

(5 points)

Le dichlorométhane est un composé organique souvent utilisé comme solvant. Sa formule chimique est CH2Cl2. 1. Donner les structures électroniques des atomes d'hydrogène (Z = 1), de carbone (Z = 6) et de chlore (Z = 17). /1,25 2. En déduire, pour chaque atome, le nombre de liaisons covalentes qu’il va engendrer et le nombre de doublets

non liants qu’il va porter. Quelles sont les règles respectées par chaque atome ? /2 3. Donner la représentation de Lewis de la molécule de dichlorométhane. /0,75 4. Comment peut-on qualifier la géométrie de cette molécule ? Justifier. /1

E

4 : L

’

(2,5 points)

L’anéthole est une molécule qui présente une isomérisation Z/E.

L’isomère E est présent dans le fenouil et l’anis. Sous l’action de la lumière, il s’isomérise en (Z)-anéthole, un composé à l’odeur désagréable.

La représentation de l’anéthole est la suivante :

1. Par quel type de processus le (E)-anéthole est-il transformé en (Z)-anéthole? /0,5 2. Quelle est la double liaison responsable de cette isomérie ? Justifier en représentant les deux isomères. /1,5

3. Qu’elle est la cause d’une telle isomérie ? /0,5

ANNEXE

CH CH

C C

CH CH C O

H₃ CH CH CH₃